Позначає нову файлову систему Apple і згодом використовуватиметься на всіх основних платформах компанії. Але чому Apple використовує її? Що в ньому такого особливого? Ця стаття присвячена саме цій темі.

Apple File System

Абревіатура APFS розшифровується як файлова система Apple (Apple File System). Вона замінює файлову систему і згодом ця файлова система стане невід'ємною частиною iOS, tvOS, і watchOS - тобто використовуватиметься у всій лінійці пристроїв: від комп'ютерів, iPhone, iPad, Apple TV та до пристрою Apple Watch.

В даний час iOS 10.3 є єдиною доступною для всіх платформою, де використовується файлова система APFS.

APFS може бути інтегрована на всіх платформахApple.

Файлова система HFS+ з'явилася 1998 року і тепер вже майже 20 років. Вона стала реліктом давно минулої доби. Вона створювалася в епоху комп'ютерів Mac і допрацьовувалась для використання в пристроях iPhone, Apple Watch та Apple TV.

Але багато що змінилося за останні 20 років. Ми перейшли з жорстких дисків на твердотільні накопичувачі SSD, більше не поширюється на дисках CD, а просто скачується. Резервні копії наших пристроїв тепер зберігаються у хмарних сервісах.

Оптимізована для роботи з флеш накопичувачами

У наші дні майже кожен новий пристрій, який продає Apple, працює на флеш накопичувачі, включаючи більшість комп'ютерів Mac. А APFS розроблялася для роботи із пристроями зберігання на основі флеш-пам'яті. Тому ми побачимо поліпшення таких параметрів як швидкість читання та запису, і підвищення загальної надійності, коли йдеться про зберігання та передачу інформації.

Головна особливість: «Знімки» системи та клонування

Двома головними особливостями APFS є можливість робити «знімки» системи та можливість клонування даних.

Знімок є одноразовим станом файлової системи, доступною тільки для прочитання.

Використовуючи клони, APFS зможе створювати швидкі копії одного розділу без використання додаткового дискового простору.

Мінімальний час очікування

APFS має мінімальний час очікування. А це означає, що такі операції як запуск додатків та завантаження даних буде відбуватися помітно швидше. Що в свою чергу, призведе до скорочення часу очікування - будемо менше бачити колесо очікування, що крутиться, в iOS і іконку пляжного м'ячика в Mac OS.

Вільніперетікаючі дисковірозділи

Якщо ви користуєтеся дисковими розділами на своєму ПК, то APFS може трохи полегшити ваше життя. Якщо вільний дисковий простір закінчиться на одному розділі, то APFS може автоматично використовувати вільний простір іншого розділу, тому що APFS створює спеціальні контейнери навколо кожного розділу диска.

Шифрування – наше все

APFS передусім створювалося посиленого шифрування. Вона підтримує режим роботи як з одиничним ключем, так і численними ключами шифрування.

Напрацювання для майбутнього

HFS+ підтримує 32-бітовий файл метаданих. APFS підтримує роботу із 64-бітними номерами індексних дескрипторів. APFS розроблявся для роботи в майбутньому і згодом працюватиме ще краще під час випуску відповідних оновлень.

ПрошивкаiOS 10.3 повертає вам дисковий простір

Перехід на використання APFS має одну очевидну перевагу. Ви отримуєте в своє розпорядження простір на диску – кількість заощадженого простір залежатиме від ступеня заповнення диска. Деяким вдавалося повернути парочку гігабайтів після оновлення.

APFS для Mac OS поки що існує у вигляді бета-версії

iOS вже використовує нову файлову систему, а для Мак ОС нова файлова система поки що існує лише у вигляді дуже ранньої бета-версії. І компанії Apple доведеться докласти чимало зусиль, щоб перевести мак комп'ютери на використання APFS. Доступ до файлової системи в iOS для сторонніх закритий, а в ОС Mac використовується відкрита, редагована файлова система. Іншими словами, APFS на практиці може зіткнутися з різними крайніми випадками, про які поки що фахівці Apple навіть не підозрюють. Сподіваємося, що всі ці проблеми будуть вирішені протягом періоду бета-тестування. Ви можете спробувати бета-версію у дії. Щоправда, вона не зовсім готова для повсякденного використання. APFS не підтримує роботу із завантажувальними дисками, з програмою Time Machine, шифрування FileVault та режим Fusion дисків.

Так, потрібно оновлюватися доiOS 10.3

В даний час iOS 10.3 є єдиним способом спробувати APFS в дії. І незважаючи на те, що це повністю нова файлова система, проте на неї варто перейти. Дане оновлення тестувалося протягом декількох тижнів великою кількістю бета-тестерів і все говорить на користь переходу на оновлену версію. Сам перехід відбувається досить гладко, швидко та без втрат даних. Тим не менш, перед оновленням, ми рекомендуємо про всякий випадок провести резервне копіювання своїх даних за допомогою відповідних сервісів програми iTunes або хмарного сховища iCloud (що рекомендовано у будь-якому випадку).

А як вамAPFS?

Компанія Apple анонсувала програму « Файли», яке покликане стати штатним файловим менеджером на iPhone, iPod touch та iPad. Що ж, краще запізно, ніж ніколи. У цьому матеріалі ми розповімо вам про основні можливості цієї програми і відповімо на найцікавіші питання.

Вконтакте

«Файли» дозволяють переглядати та керувати файлами (зображення, відео, документи, музика та інші дані), які зберігаються в папках користувача як на диску безпосередньо в пристрої, так і в хмарних сховищах. Програма « Файли» є просунутою версією програми.

На яких iPhone та iPad доступний провідник Файли?

Програма « Файли» доступна на iPhone, iPod touch та iPad під керуванням iOS 11 та новішої версії.

Додаток «Файли»: зовнішній вигляд та керування

Інтерфейс програми простий і мінімалістичний. Ми маємо головне вікно з папками та ліве бічне меню з джерелами. Як джерела виступають Місцяі Теги.

Вкладка Місцямістить меню з джерелами-сховищами (iCloud Drive, Dropbox тощо), файлами, що знаходяться безпосередньо на самому iOS-пристрої. Також є папка з нещодавно віддаленими файлами (див. скріншот нижче).

Для зручності є можливість сортувати список файлів на ім'я, дату, розмір або тег. Також дозволяють перемикатися між видами. Значки» та « Огляд».

Є пошук і можливість створювати підпапки.

У нижній частині розташовані дві основні вкладки. Огляд» та « Недавні».

Як одночасно перетягувати кілька файлів у програмі Файли

Приємно те, що Apple у провіднику реалізувала можливість керування файлами за допомогою жестів мультитач. Виділивши один файл, ви можете з легкістю додавати інші документи тапаючи по їх іконках або утримуючи файли одним пальцем переміщатися по папках провідника.

При переміщенні файлів будьте обережні, оскільки розпочавши операцію ви не зможете її зупинити або в один натискання скасувати всі дії. Як варіант не переміщати файли фізично, а надавати їм теги.

Які дії можна виконувати з файлами?

Програма несумісна з багатьма типами файлів. Незважаючи на це, деякі з них доступні для перегляду, а деякі для редагування. Незважаючи на те, що програма майже завжди показує прев'ю даних, що містяться в файлах, це не означає що « Файли» відкриють цей тип. Найчастіше програма відкриває непідтримувані формати в сторонніх програмах. Наприклад, запустивши файли Ulysses відкривається додаток, що асоціюється з цим форматом.

Зображення можна переглядати та редагувати за допомогою стандартних інструментів розмітки. Текстові файли можна переглядати і те, тільки ті, що відкриваються штатними програмами iOS. Файли непідтримуваних форматів відкриваються в сторонніх програмах, якщо вони встановлені. Можна переглянути відеоролики у форматах AVI та MOV. Щодо музики, приємним бонусом буде підтримка високоякісних треків у форматі . Архіви проглядаються, але архівувати та розархівувати файли не дадуть.

На вчорашній компанії Apple показала нові версії операційних систем macOS (Sierra) 10.12, iOS 10, tvOS 10, watchOS 3, додаток для навчання дітей програмуванню Swift Playgrounds та нові емоди.

Здавалося б, нічого цікавого. Проте Apple все-таки викотила дещо фундаментальне. Найзначніша розробка з усього згаданого на презентації – це файлова система нового покоління Apple File System (APFS) в операційній системі MacOS (Sierra) 10.12.

На сайті для розробників незабаром після презентації опубліковано документацію з основними характеристиками та описом файлової системи, яка повторює окремі функції потужної вільної файлової системи ZFS.

Зараз у комп'ютерах Apple використовується файлова система HFS+, розширена версія HFS (Hierarchical File System, ієрархічна файлова система), створеної понад 30 років тому. Подібно до своєї попередниці, HFS+ використовує деревоподібну структуру, звану B*-дерево, для зберігання більшої частини метаданих. Звідси і назва "ієрархічна файлова система".

Офіційна вистава HFS+ відбулася 19 січня 1998 року, разом з MacOS 8.1. З 2002 року у системі реалізовано журналювання підвищення надійності зберігання інформації. З версії OS X 10.3 журналування увімкнено за замовчуванням, з'явилася можливість працювати в режимі з урахуванням регістру імен.

Аж до версії OS X 10.7 розробники продовжували допрацьовувати HFS+ і реалізовувати на рівні файлової системи нові функції для OS X. Але факт залишається фактом: HFS спочатку розроблялася за часів флоппі-дисків і вінчестерів, що обертаються, коли розміри файлів вимірювалися в кілобайтах або мегабайтах. Сьогодні багато хто працює з накопичувачами SSD, де зберігаються мільйони файлів - гігабайти або терабайти даних. До файлової системи висуваються інші вимоги. Замість доопрацювання старого коду компанія Apple вирішила написати нову файлову систему з нуля.

Файлова система APFS нового покоління поки що перебуває на стадії developer previewтобто її не планується викочувати в масове використання найближчим часом. В даний момент не можна використовувати том APFS як завантажувальний диск, його також не можна застосовувати в системі резервного копіювання Time Machine, Fusion Drive або з шифруванням File Vault. Але можна для звичайного незавантажувального тома.

Має бути ще довга доопрацювання і тестування, але вже потім APFS стане основною файловою системою Apple на десятиліття вперед.

APFS, на відміну від HFS+, спочатку розрізняє регістр символів у назвах файлів та папок, і цю функцію не можна вимкнути. Це слід мати на увазі всім, хто вирішить використовувати APFS.

Основні характеристики

В офіційній документації наведено загальні характеристики файлової системи APFS у порівнянні з HFS+.

Контейнери та томи

Контейнер- це основний об'єкт зберігання даних в APFS. Конейнери зазвичай повністю збігаються із записами GUID Partition Table (GPT), вони мають власну схему захисту від збоїв і розподілу дискового простору. Кожен контейнер містить один або більше томівабо файлових систем, у кожній з яких є власне простір імен, тобто набір файлів та директорій.

APFS безпосередньо не підтримує програмний RAID, але її можна використовувати з томами Apple RAID для підтримки Striping (RAID 0), Mirroring (RAID 1) та Concatenation (JBOD).

64-бітові індексні дескриптори (inode)

64-бітові іноди значно збільшує простір імен, порівняно з 32-бітними ідентифікаторами HFS+. У 64-бітній файловій системі APFS підтримується понад 9 квінтильйонів файлів на кожному томі. Цього має вистачити кожному, як казав Білл Гейтс.

Наносекундні мітки часу

У APFS значно збільшено точність міток часу (таймстампів). APFS підтримує встановлення міток часу з точністю до наносекунди. Для порівняння, у HFS+ мітки часу виставлялися з точністю до секунди.

Наносекундні таймстампи дуже важливі в сучасних файлових системах, тому що вони допомагають реалізувати атомарність і атомарні транзакції - одну з основних вимог ACID до транзакційної системи (наприклад, до СУБД). Атомарність гарантує, що жодна транзакція не буде зафіксована в системі частково. Будуть або виконані її підоперації, або виконано жодної.

Захист від збоїв

В APFS реалізовано інноваційну схему метаданих copy-on-write, яку Apple називає «захистом від збоїв» (“Crash Protection”). Вона гарантує, що зміни у файловій системі та записи до журналу залишаються у синхронізованому вигляді, якщо щось відбувається під час запису - наприклад, пропадає електроживлення.

Схема copy-on-write у ZFS

Розріджені файли (sparse files)

Файл з атрибутом «розріджений» передбачає вміст блоків нульових байт, які не зберігаються на накопичувачі, а маються на увазі. У HFS+ не було підтримки розріджених файлів.

Розширені атрибути

APFS має вбудовану підтримку розширених файлових атрибутів, яка HFS+ реалізувалася через файл Attributes, тобто через B-дерево.

Шифрування

Apple заявляє, що шифрування є фундаментальною властивістю, яка вбудована в APFS на рівні файлової системи. Для кожного тома в контейнері APFS встановлюється одна із моделей шифрування: без шифрування, шифрування з одним ключем, шифрування з кількома ключами. В останньому випадку окремі ключі застосовуються для шифрування файлів та метаданих. Залежно від обладнання APFS використовує режим шифрування AES-XTS або AES-CBC.

Клонування файлів та директорій

Клонування - практично миттєве копіювання файлу або директорії, у якому не потрібне додаткове місце зберігання даних. При модифікації клону файлова система записує лише зміну даних. Таким чином, нова файлова система може зберігати багато версій великих файлів, забираючи менше дискового простору.

Снапшоти

Снапшоти – відкриті лише для читання «зліпки» файлової системи в томі. Операційна система може використовувати снапшоти для більш ефективної процедури резервного копіювання. Тобто нарешті Time Machine буде працювати нормально (швидко).

Звичайно, за своїми можливостями APFS значно поступається 128-бітною файловою системою ZFS, яку підтримують Linux, FreeBSD та інші вільні ОС, але з боку Apple це крок у правильному напрямку.

Дивно, що в попередній документації не згадано функцію компресії, яку HFS+, до речі, підтримує.

Apple довго намагалася перенести ZFS на систему OS X, з цього приводу велася активна дискусія у списках розсилки ZFS, були опубліковані попередні снапшоти для наступної версії OS X. Пізніше було зроблено реалізацію OpenZFS для OS X (O3X) та MacZFX.

Файлова система ZFS поширюється з відкритим кодом, і Apple цілком могла запозичити деякі ідеї для файлової системи APFS. Реалізація open source для APFS поки що не готова, компанія Apple планує опублікувати задокументувати та опублікувати формат APFS у 2017 році.

На конференції WWDC сьогодні ввечері відбудеться перша формальна сесія, де розробникам докладніше продемонструють нові можливості APFS.

Із січня цього року Apple тестує оновлення iOS 10.3, у якому компанія впроваджує нову файлову систему. Новий спосіб організації зберігання даних за Mac прийде на iPhone, iPad і Apple Watch. Як від цього виграють користувачі яблучних пристроїв, далі в нашому матеріалі.

Що таке Apple File System (APFS)?

Apple File System (Файлова система Apple) - це власна розробка компанії, яка була анонсована влітку минулого року. Вона замінила попередню файлову систему HFS+, яку Apple вперше представила ще 1998 р. Анонс APFS відбувся у червні 2016 року на Всесвітній конференції розробників WWDC. Технологія була розроблена Apple з нуля і орієнтована насамперед на роботу з флеш-накопичувачами і більш досконале шифрування даних.

В APFS реалізовано підтримку практично всіх можливостей HFS+, проте вона більше відповідає вимогам сучасних «яблучних» продуктів. На відміну від HFS+, вона оптимізована для флеш- та SSD-накопичувачів, підтримує посилене шифрування, створення «знімків» системи, копіювання під час запису метаданих, атомарні примітиви.

У чому переваги APFS?

Можливо, не всі користувачі звернуть на це увагу, але APFS дозволяє пристроям працювати швидше. По-перше, нова файлова система інакше підраховує обсяги вільного та зайнятого простору, тому після переходу на APFS виявиться, що місця на накопичувачі буде більше. Це вже помітили розробники, які встановили на iPhone та iPad бета-версію iOS 10.3.

По-друге, APFS швидше переміщує та копіює файли, а значить, на завантаження ОС та встановлення програм буде йти менше часу. Переваги APFS над HFS+ наочно продемонстрував на WWDC 2016 інженер Apple Ерік Тамура, скопіювавши iTunes на флеш-накопичувач, відформатований під нову систему. Коли APFS вже завершила роботу, диск HFS+ продовжував копіювати ще 17 секунд.

APFS дозволяє копіювати під час запису метаданих, клонувати файли та папки, робити моментальні знімки файлової системи, має підвищену стійкість до збоїв, підтримує спільне використання простору, прискорену каталогізацію та багато інших функцій, які дозволять iPhone і iPad працювати швидше і надійніше.

Дата релізу APFS

Минулого четверга вийшла вже сьома бета-версія iOS 10.3, а значить, фінальний реліз не за горами. Користувачам хвилюватися нема про що: нова ОС автоматично конвертує поточну файлову систему HFS+ в APFS.

APFS розрахована на роботу з iOS, macOS, tvOS та watchOS, тому може бути встановлена ​​на всі продукти Apple. Компанія має намір перевести на неї свої пристрої. Зміна файлової системи не повинна призводити до втрати даних користувача, заявляють у компанії, проте рекомендується про всяк випадок вдатися до резервного копіювання інформації.

На WWDC Apple представила нову файлову систему - Apple File System, або APFS. Хоча HFS+ використовується на всіх продуктах Apple (і буде використовуватися ще щонайменше рік, реліз APFS запланований на 2017), вимогам сучасних файлових систем HFS+ не відповідає. Їй уже понад 30 років, вона була створена для часів, коли дискети та жорсткі диски вважалися останнім словом техніки. Щоб використовувати HFS+ на iOS, tvOS і watchOS, Apple довелося додати зовсім сторонній функціонал, що не підтримується на macOS: наприклад, шифрування для кожного окремого файлу.

У новій APFS додали стільки функцій, що очі розбігаються: оптимізація для Flash і SSD, захист від втрати даних при аварійному завершенні роботи за рахунок збільшення кількості атомарних операцій, вбудована підтримка кількох типів шифрування, сильно зменшений час відгуку, швидка оцінка розміру файлів та папок список можна продовжувати та продовжувати. У цій статті ми розглянемо чотири, як нам здається, найцікавіші функції нової файлової системи.

Безпечне Copy-on-write

Для початку нам доведеться розібратися з кількома ключовими термінами. Атомарні операції– це такі операції, які виконуються у файловій системі чи базі даних нероздільно, і спростити їх неможливо. Атомарна операція не може залишитися незакінченою, якщо буде перервано. Така операція або виконується повністю, або виконується зовсім. POSIX-сумісне безпечне атомарне збереження файлувиконується наступним чином – коли ми працюємо з додатком та зберігаємо файл, дані з пам'яті вивантажуються у часовий файл на диску. Коли програма впевнена, що дані були вивантажені повністю і без помилок, програма запитує файлову систему про перейменування. Операція перейменування - атомарна, вона буде або виконана повністю, або не виконана зовсім. При перейменуванні відбувається таке: файлова система переміщає тимчасовий файл на місце збереження (скажімо, з /var/tmp/Batcave_shopping.pages ~fedor/Documents/Batcave_shopping.pages), а потім видаляє старий файл.

Однак, якщо ми зберігаємо не файл, а папку або Bundle (наприклад, .rtfd або .app, теж, по суті, папки)? Припустимо, ми працюємо з документом ~fedor/Documents/AlfredHappyBirthday.rtfd. Це – Bundle, у нас міститься текст і кілька зображень. Коли ми вносимо зміни та зберігаємо їх, програма перезаписує Bundle повністю, а не лише змінений текст або зображення. Вимоги POSIX не дозволяють перейменувати папку кудись, де вже є дані, тому доводиться вдаватися до хитрощів. Документ переміщається з ~fedor/Documents/, звільняючи простір, потім тимчасовий файл із /var/tmp/AlfredHappyBirthday.rtfd перейменовується в порожнє місце. Така операція – неатомарна та небезпечна. Якщо трапиться помилка системи або комп'ютер втратить живлення під час виконання операції – документ буде втрачено.

Очевидно, що таке рішення є небажаним. Тому в APFS було введено нову, POSIX-несумісну атомарну безпечну операцію збереження папок. Коли програма запитує збереження папки, тимчасовий та постійний файли змінюються місцями. Це виконується силами файлової системи і така операція – атомарна.

Це і є функція безпечного Copy-on-write – одного з найважливіших новацій в APFS.

Клонування та snapshots

Якщо вам потрібна копія якогось файлу чи папки – ви клацаєте по них правою кнопкою миші та вибираєте Duplicate. У HFS+ це означає, що файлова система зчитує всі дані, а потім записує їх у вільний простір. Такий підхід неефективно витрачає простір і даремно навантажує диск та процесор. В APFS, коли ви дублюєте дані – через Duplicate або просто ⌘C, ⌘V – файлова система копіює лише посилання на них (так званий hard link), а вміст не дублюється. Така операція називається клонуванням. Завдяки клонуванню дублікат даних або папки з'являється практично моментально, і займає невелику кількість вільного простору. Якщо ви внесете зміни в оригінал або клон, файлова система запише зміни і перенаправить посилання, а оригінальна частина даних залишиться недоторканою. У APFS операція клонування – атомарна.

Snapshots– це специфічний знімок тому, який зберігає інформацію про дані на цьому томі у певний момент часу. Найпростіше зрозуміти принцип його роботи на прикладі. Припустимо, що у нас є том (скажімо, флешка) із двома презентаціями. Ми створюємо Snapshot цієї флешки, у ньому записано: два файли Joker.key та Riddler.key, файлам належать такі блоки даних. Сам Snapshot даних із флешки не містить – тільки те, які файли знаходилися на ній у момент створення знімка та які їм належали блоки. Особливість Snapshot полягає в тому, що блоки, записані в нього, виявляються закритими. Їх не можна видалити, перемістити або перезаписати. Тому, наприклад, якщо ми внесемо зміни до Joker.key, а Riddler.key взагалі видалимо – оригінальні блоки даних залишаться недоторканими. Хоча такий підхід займає додатковий вільний простір, він дозволяє APFS практично миттєво повернути час до моменту створення будь-якого знімка.

Space sharing

Space sharing – ще одна цікава функція APFS. Вкотре, найпростіше її зрозуміти на прикладі. Припустимо, у вас є ноутбук, у ньому встановлений SSD на 256 ГБ (дуже може бути, що у вас справді є такий ноутбук) і ви хочете встановити на нього OS X El Capitan та бета-версію macOS Sierra. На жаль, Apple поки не дозволяє завантажувати операційну систему з тома APFS (або використовувати його для Time Machine, якщо на те пішло), тому вам потрібно створити два розділи HFS +. Ви запускаєте Disk Utility і перед вами постає дилема – якого обсягу зробити розділи? Можна просто розбити диск навпіл, але якщо вам не вистачить місця для комфортної роботи в El Capitan? Або, навпаки, ви переборщите і потрібні вам програми Sierra не зможуть вміститися?

APFS вирішує цю проблему за допомогою Space Sharing. На диску з APFS-томами рівнем вище створюється контейнер, що містить усі томи. Вони можуть вільно і динамічно збільшуватися або зменшуватися в межах такого контейнера, не вимагаючи користувача вибирати, якого обсягу вони повинні бути. Повернемося до нашого гіпотетичного ноутбука. Якщо замість HFS+ використовувати APFS для обох томів, обидві операційні системи повідомляли б, що кожній доступно 256 ГБ простору. При цьому простір, зайнятий файлами однієї системи, виявився б недоступним для іншої. Таке рішення дуже спрощує роботу з кількома томами і дозволяє отримати з їх використання максимальну вигоду без великих труднощів.

Міграція з HFS+

Нарешті, як ми можемо мігрувати на APFS? Процес переходу на файлову систему зазвичай важкий, довгий і завжди безпечний. Доводиться робити резервну копію даних на зовнішній носій, прати жорсткий диск комп'ютера, записувати нову файлову систему, встановлювати ОС, відновлювати свої дані з копії та сподіватися, що нічого не зникло зі своїх місць.

На щастя, Apple про це подбала. Інженери компанії провели велику роботу над процесом міграції. Процес практично повністю складається з атомарних операцій, але головне – дані про нову файлову систему записуються лише у порожній простір на томі HFS+. Отже, навіть якщо щось піде не так, це не зашкодить ні вашим даним, ні структурі вашої вже існуючої файлової системи. І, за словами інженерів Apple, вся міграція займає лише кілька хвилин.

Ось ми й добігли кінця. Ми встигли поговорити лише про чотири функції, але в APFS їх набагато більше. Якщо ви хочете поринути у деталі, офіційна документація містить усі подробиці. Нову файлову систему, як ми вже згадували вище, не можна використовувати для завантажувального диска або Time Machine, і вона не підтримуватиметься на OS X Yosemite та старше. Офіційний реліз APFS призначено на 2017 рік.